莫来石陶瓷膜支撑体及其制备方法

莫来石陶瓷膜支撑体及其制备方法

权利要求书

1.一种组合物，其包含：

50-80%的α-氧化铝

10-30%的硅的化合物

1-10%的烧结助剂

1-15%的粘结剂与造孔剂

2、如权利要求1所述的组合物，其特征在于所述α-氧化铝的平均粒径是10-50微米。

3、如权利要求1所述的组合物，其特征在于所述硅的化合物可以是硅的氧化物、碳化物或有机物。

4、如权利要求3所述的组合物，其特征在于当所述硅的化合物是无机物时，其平均粒径是10微米或更小。

5、如权利要求1所述的组合物，其特征在于所述烧结助剂选自下组：金属铝、镁、钛、镧、锰、锆的氧化物、氢氧化物、无机盐或胶体。

6、如权利要求1所述的组合物，其特征在于所述粘结剂为纤维素类、聚醇类。

7、如权利要求6所述的组合物，其特征在于所述的纤维素为甲基纤维素、羧甲基纤维素或其钠盐、羟乙基纤维素。

8、如权利要求6所述的组合物，其特征在于所述的聚醇类为聚乙烯醇或聚乙二醇。

9、如权利要求1所述的组合物，其特征在于所述的造孔剂为石墨、

淀粉、糊精或聚合物多糖。

10、如权利要求1所述的组合物，其特征在于所述的造孔剂平均粒径为2-50微米。

11、一种形成莫来石支撑体的方法，包括：

使权利要求1所述的组合物成型以形成生坯；和使生坯烧结

以形成支撑体。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，包括通过以下方法提供组合物：使60-80%的α-氧化铝、10-30%的氧化硅、1-15%的烧结助剂和1-10%的粘结剂与造孔剂组合，并混合所述组合以形成均匀的混合物。

13、如权利要求11所述的方法，其特征在于，使组合物成型包括通过挤出模具挤出成型为生坯。

14、如权利要求11所述的方法，其特征在于，烧结生坯包括在1200-1500℃的温度下使坯体保温1-8个小时。

15、一种莫来石支撑体，其特征在于，支撑体为管状或多通道管状。

16、如权利要求15所述的支撑体，其特征在于，支撑体的平均孔径为4-15微米。

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷膜支撑体的制备方法，属于多孔陶瓷制备领域。

背景技术

在膜分离领域，无机膜被广泛的应用于液体介质的微滤和超滤以及气体分离。

在支撑体上沉积无机材料制成的无机膜可以用于环境工业、食品饮料工业、生物工业、化学工业、石油化学工业中的过滤和分离应用。具体的粒子包括油水混合物的分离、废水处理、酒类和果汁的过滤、从液体中过滤细菌和病毒。

在现有的技术中，商品化的陶瓷膜支撑体主要采用高纯度特种氧化铝烧结而成，为了获得足够的强度，一般采用在氧化铝骨料中添加亚微米或者纳米级别氧化铝或者氧化物溶胶，起到提高支撑体强度的作用，但是降低了支撑体的透水通量。CN 101139206A中描述了采用超细晶核颗粒悬浮液作为烧结助剂添加到陶瓷粉体骨料中制造陶瓷

膜支撑体，超细晶核颗粒填充在骨料的间隙中，提供了高的烧结活性，使支撑体可以在1100-1500℃的较低温度下实现烧结，降低了制造成本，但是这种填充使支撑体的孔隙率降低，其通量只有

4600-11000L.M-2.H-1.bar-1。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有低制造成本、高孔隙率、大通量的莫来石陶瓷膜支撑体的方法。

本发明的具体内容是：包含：50-80%的α-氧化铝、10-30%的硅的化合物、1-10%的烧结助剂、1-15%的粘结剂与造孔剂的一种组合物。加入适量的流体，比如水、一种或者多种有机溶剂并且混合均匀，

使组合物成型，形成生坯。在1350-1650℃的温度中烧结，形成莫来石支撑体。

通过本发明，使得这样的工艺成为可能，即，使氧化铝与含硅的无机物或有机物作为反应成分制造莫来石支撑体，使组合物的体积缩小、孔隙增大。由此得到的支撑体具有高的孔隙率、高的强度。根据本发明，硅的化合物将会与氧化铝反应而不会堵塞空隙，使支撑体的孔隙率提高，通量增加。同时，本发明使的制造支撑体可以采用更廉价的氧化铝以及更低的烧结温度，从而降低支撑体的制造成本。

具体实施方法

作为组分中的α氧化铝，可以采用20-50微米的α氧化铝颗粒，优选为30-40微米的氧化铝颗粒。硅的化合物可以使10微米或以下粒径的氧化硅、碳化硅，优选为硅的纳米溶胶。所述烧结助剂可以是镁、钛、锆、镧的氧化物、盐类、胶体溶液。在1350-1650℃的温度中烧结时，过量的α氧化铝与硅反应生产莫来石，由于硅的颗粒小于氧化铝，因此莫来石将会在α氧化铝颗粒上生长，硅的化合物颗粒消失而不再填充在氧化铝颗粒的间隙中，这有助于本发明的支撑体具有高的孔隙率与强度。作为烧结助剂的元素将会提高莫来石的耐碱性，使莫来石支撑体可以使用弱碱进行多次的清洗，这有助于提高莫来石支撑体的使用寿命。

所述的造孔剂可以是玉米淀粉、面粉、、糊精、石墨。其质量应为组合物含量的1-15%，特别优选为10-15%。

所述的组合物可以用蜂窝煤式的圆柱形几何形状挤出形成生坯，

其包含1.8-6mm直径的圆形通道。所述生坯在1350-1650℃的温度中加热1-6小时，特别优选为1450-1550℃的温度中加热3-6小时。实施例

实施例一

平均粒径为30微米的α氧化铝3kg，平均粒径为5微米的氧化硅0.5kg，氧化钛0.05kg，平均粒径20微米的石墨0.3kg混合搅拌均匀，加入粉体质量16%的水捏合成泥料并挤出成型。将生坯加热到1550℃并保温2小时，从而获得平均孔径为15微米，孔隙率52%的莫来石陶瓷膜支撑体。将支撑体在20%硫酸中加热到100℃，保持72小时，其强度损失率为4.8%。

实施例二

平均粒径为40微米的α氧化铝3kg，平均粒径为5微米的氧化硅0.6kg，硝酸镧0.2kg，200目面粉0.3kg混合搅拌均匀，加入粉体质量18%的水捏合成泥料并挤出成型。将生坯加热到1500℃并保温2小时，从而获得平均孔径为12微米、孔隙率55%的莫来石陶瓷膜支撑体。将支撑体在20%硫酸中加热到100℃，保持72小时，其强度损失率为5.1%。

实施例三

平均粒径为25微米的α氧化铝3kg，30纳米的气相法氧化硅0.1kg，硅溶胶0.3kg，硝酸镧0.2kg，200目面粉0.2kg混合搅拌均匀，加入粉体质量8%的水捏合成泥料并挤出成型。将生坯加热到1450℃并保温2小时，从而获得平均孔径为10微米、孔隙率50%的